REGULATION DISC VALVE WITH DISCHARGING DEVICE

Abstract

 Das Scheiben-Regelventil mit einer Entlastungseinrichtung besteht aus einem Körper 1, in dem ein abnehmbarer, unbeweglicher Sitz 2 mit peripherischen Durchströmfenstern 3 und einem zentral gebohrten Kanal 13 montiert ist, einem drehbaren, ständig den Sitz kontaktierenden Scheibenschieber 4 mit Ausschnitten und einer zentralen Längsbohrung, einer Spindel 5 und einem Deckel mit integriertem Zylinder 8.
Im Zylinder 8 befindet sich ein Kolben 7, der untrennbar mit dem Schieber 4 verbunden ist und der gemeinsam mit dem Zylinder 8 eine mit dem Ablaßraum 11 kommunizierende Entlastungskammer 9 bildet. Auf der Dichtfläche des Schiebers 4 ist eine Zwischenkammer 12 in Form von Sektorenaussparungen hergestellt, die mit dem Zentralkanal 13 des Ventilsitzes 2 kommunizieren (s. Fig. 1, Fig. 2).
Dabei ist die Aufgabe der Gewährleistung der optimalen Druckkraft des Schiebers 4 auf den Ventilsitz 2 bei verschiedenen Flächen der Durchströmfenster 3 ohne Veränderung der Konstruktionsgrößen der Entlastungseinrichtung im Rahmen dieser Typengröße des Ventils gelöst. Gleichzeitig ist der Abgang des Schiebers 4 vom Ventilsitz 2 ei jedem Öffnungsgrad des Ventils ohne spezielle Druckänderungen in der Entlastungskammer 9 ausgeschlossen, sowie Stabilität des spezifischen Kontaktdruckes auf die Dichtflächen gewährleistet.
Die Begrenzung der Durchgangsleistung des Scheibenventils bei großen Druckdifferenzen ist beseitigt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Scheiben-Regelventil mit einer Entlastungseinrichtung und kann in Regel- und Drosselventilen des Scheibentyps zur Gewährleistung der geforderten Parameter der technologischen Prozesse eingesetzt werden. Es findet z.B. in der Wärmeenergietechnik in Kraftwerken zur Regelung des Speisewasserdurchsatzes eines Dampferzeugers Verwendung.

[0002] Bekannt ist ein Scheiben-Regelventil mit einer äußeren Entlastungseinrichtung (SU Nr. 731163) und einer Druckdifferenz von 20 MPa. Konstruktionsbedingt ist dieses Ventil sehr kompliziert herzustellen und zu warten, was seine Betriebssicherheit mindert. Außerdem erlaubt es nur eine begrenzte Durchsatzleistung.

[0003] Der Erfindung kommt hinsichtlich der erzielten Ergebnisse und der Konstruktion ein Scheiben-Regelventil mit interner Entlastungseinrichtung am nächsten (SU Nr.987257). Dieses weist einen unbeweglichen Sitz mit peripheren Durchströmfenstern und einen Zentralkanal im Körperinneren auf. Dieser Sitz hat ständigen Kontakt zu dem mit Ausschnitten und mit einer Spindel versehenen Schieber. Das Ventil hat einen mit Druck- und Ablaßraum kommunizierenden Zylinder mit Kolben, was eine Entlastungskammer zwischen ihnen bildet.

[0004] Nachteile dieser Vorrichtung sind ihre komplizierte Konstruktion, eine ungenügende Betriebssicherheit und die begrenzte Durchsatzleistung.

[0005] Wesentlicher Nachteil dieses und von anderen bekannten entlastbaren Scheibenventilen ist die Übertretung der optimalen Verhältnisse zwischen der Druckkraft und Entlastungskraft des Schiebers gegen den Ventilsitz beim Öffnen und bei Größenveränderung der Durchströmfenster, was zum Abheben des Schiebers von dem Sitz führt, bzw. zur Vergrößerung des ungeregelten Durchsatzes des Arbeitsmediums, zur Vibration und zum vorzeitigen Ausfall mit unplanmäßigen Reparaturen als Folge.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung liegt daher in der Erhöhung der Betriebssicherheit des Scheiben-Regelventils mit einer Entlastungseinrichtung, der Beseitigung der Beschränkungen der Durchsatzleistung bei großen Druckdifferenzen im Ventil durch Entwicklung einer derartigen Entlastungseinrichtung, die ein optimales Verhältnis der Entlastungskraft und der Druckkraft des Schiebers gegen den Ventilsatz bei jeder Größe der Druchströmfenster im Bereich 0 < F_DF ≤ F_max,
wobei

F_DF

- die Größe der Durchströmfenster und

F_max

- die maximale Größe der Durchströmfenster für diesen Ventiltyp ist,

bzw. bei jeder Druckveränderung im Druck- und Ablaßraum des Ventils gewährleistet.

[0007] Das erfindungsgemäße Scheiben-Regelventil mit einer Entlastungseinrichtung besteht aus einem Körper, in dem ein schnell abnehmbarer, unbeweglicher Sitz mit peripheren Durchströmfenstern und einem Zentralkanal montiert ist, einem drehbaren Scheibenschieber mit Ausschnitten und einer zentralen Längsbohrung, der einen ständigen Kontakt zum Ventilsitz hat, einer Spindel und einem Deckel mit integriertem Zylinder. Im Zylinder befindet sich ein mit dem Schieber fest verbundener Kolben, der zusammen mit dem Zylinder eine mit dem Ablaßraum des Ventils kommunizierende Entlastungskammer bildet. Auf der Dichtfläche des Schiebers ist eine Zwischenkammer in Form von Sektorenaussparungen hergestellt, die mit dem zentralen Kanal des Ventilsitzes kommunizieren.

[0008] Die Vorzüge des erfindungsgemäßen Scheiben-Regelventils bestehen unter anderem in folgendem:

• es ermöglicht die Änderung der Konstruktionsgröße der Durchströmfenster bei Bedarf unmittelbar vor Ort,
• die Spindel ist vom Einfluß des Arbeitsmediums geschützt, da sie sich in der Entlastungskammer befindet,
• es gewährleistet einer relative Unveränderlichkeit des spezifischen Kontaktdruckes auf Dichtflächen zwischen dem Sitz und dem Schieber,
• es schließt das Entstehung einer Schiebervibration im Strom des Arbeitsmediums aus,
• es verhindert eine Schieberverklemmung bei Vorhandensein von festen Partikeln im Arbeitsmedium,
• es ermöglicht die Montage eines abnehmbaren Schutz- oder Drosselmantels unter den Ventilsitz,
• es reduziert die auf den Ventilsitz gerichtete Kraft aus der Druckdifferenz proportional zum Öffnungsgrad des Ventils.

[0009] Im folgenden soll die Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 -

das Scheiben-Regelventil mit einer Entlastungseinrichtung im Vertikalschnitt,

Fig. 2 -

den Schieber mit Ventilsitz in geschlossener Stellung (vergrößert),

Fig. 3 -

den Schieber mit Ventilsitz in geöffneter Stellung (vergrößert),

Fig. 4 -

den Schnitt A-A von Fig. 2,

Fig. 5 -

mögliche Ausführungsformen des Scheiben-Regelventils.

[0010] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist gemäß Fig. 1 im Ventilkörper 1 ein Sitz 2 mit peripheren Profildurchströmfenstern 3 für den regelbaren Durchlaß des Mediums und ein Scheibenschieber 4 mit Ausschnitten montiert. Spindel 5 und Hebel 6 dienen zur Übertragung des Drehmomentes von einem Stellmechanismus (in der Fig. nicht dargestellt) zum Schieber. Kolben 7, der unzerlegbar mit dem Schieber verbunden ist und Zylinder 8 bilden eine Entlastungskammer 9. Die Kammer ist durch Kanal 10 über eine Zwischenkammer 12 mit dem Ablaßraum 11 verbunden.
Die Zwischenkammer 12 ist in Form von Sektorenaussparungen auf der Dichtfläche des Schiebers hergestellt und ist mit dem Zentralkanal 13 im Ventilsitz 2 verbunden. Das Arbeitsmedium tritt in den Druckraum 14 des Ventils ein. Der Kolben 7 hat Aktivoberflächen 15 und 16, deren Flächen so ausgewählt sind, daß die Entlastungskraft die Druckkraft des Schiebers 4 gegen Ventilsitz 2 nicht überschreitet. Im Ablaßraum 11 ist ein Schutzmantel 17 unter dem Ventilsitz 2 montiert.

[0011] Das Ventil funktioniert folgendermaßen:

[0012] Die Durchsatzregelung des Arbeitsmediums geschieht durch Drehen des Schiebers 4. Dabei verändert sich der Durchmesser der von ihm abgesperrten Durchströmfenster 3 im Ventilsitz 2.

[0013] Die Entlastungseinrichtung funktioniert wie folgt:

[0014] Bei der Durchsatzregelung des Arbeitsmediums wird der Schieber 4 gedreht. Dabei wird die Änderung der von ihm abgesperrten Fensterflächen 3 (Fig. 2) durch die Fläche der Zwischenkammer 12 kompensiert (Fig. 3). Der Druck in der Zwischenkammer ist immer gleich dem Druck im Ablaßraum 11 (Fig. 1).

[0015] So bleibt die Druckkraft des Schiebers 4 (Fig. 4) gegen den Ventilsitz 2, die gleich ist dem Produkt aus Zwischenkammerfläche 12 und Druckdifferenz im Druck- 14 und Ablaßraum 11, im optimalen Verhältnis mit der Entlastungskraft, die der Fläche der aktiven Oberflächen 15 und 16 des Kolbens 7 und der Druckdifferenz im Druck- 14 und Ablaßraum 11 des Ventils proportional ist.

[0016] Infolgedessen wird die optimale Druckkraft des Schiebers 4 zu dem Ventilsitz 2 sogar bei vollem Öffnen des Ventils und bei beliebiger Fläche der Durchströmfenster gewährleistet.

[0017] Das Scheiben-Regelventil mit einer Entlastungseinrichtung kann als Regelorgan zusammen mit Stelleinrichtungen der automatisierten Steinersysteme in Wärme- und Kernkraftwerken eingesetzt werden.

[0018] Das Ventil ist in der Lage, eine sichere Arbeit der Hauptausrüstung bei höheren Druck- und Temperaturparametern sowie bei kleinem und großem Durchsatz des Arbeitsmediums zu gewährleisten.

[0019] Das Ventil kann mit Wasser, Dampf und zweiphasigem Wasser-Dampf-Medium arbeiten. Als Speise-Regelventil kann es die Wasserdurchsatzregelung in einem Dampferzeuger vom Zeitpunkt des Reaktoranfahrens bei maximaler Druckdifferenz im Ventil bis zur Aufnahme der vollen Leistung durch den Reaktor sicherstellen.

[0020] Der Ventilkörper kann gemäß den Ausführungsformen nach Fig. 5 vom Winkel- oder Durchgangstyp sein.

Bezugszeichenaufstellung

[0021] 

1

Ventilkörper

2

Sitz

3

Profildurchströmfenster

4

Scheibenschieber

5

Spindel

6

Hebel

7

Kolben

8

Zylinder

9

Entlastungskammer

10

Kanal

11

Ablaßraum

12

Zwischenkammer

13

Zentralkanal

14

Druckraum

15

Aktivoberfläche

16

Aktivoberfläche

17

Schutzmantel

Ansprüche

1. Scheiben-Regelventil mit einer Entlastungseinrichtung, in dessen Körper ein unbeweglicher Sitz mit peripheren Profildurchströmfenstern, zentralem Kanal und einer Zwizchenkammer montiert ist, die mit dem erwähnten Kanal des Ventilsitzes kommuniziert, der einen ständigen Kontakt zu dem mit Ausschnitten hergestellten und mit der Spindel und einem Antriebshebel verbundenen Schieber hat, sowie ein mit dem Druck- und Ablaßraum verbundener Zylinder, in welchem ein Kolben montiert ist, der mit dem Zylinder eine Entlastungskammer bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer in Form von Sektorenaussparungen auf der Dichtoberfläche des Schiebers ausgebildet und mit dem Zenralkanal des Ventilsitzes verbunden ist; auf dem Ventilkörper unbeweglich ein Deckel mit integriertem Zylinder befestigt ist, wobei der Schieber unzerlegbar mit dem Kolben verbunden ist, welcher eine durchgehende zentrale Längsbohrung hat, die die Entlastungs- und Zwischenkammer zusammen verbindet.

Drawing